礦物摻和料水工混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能研究

郝文新

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 研究方法及目的

本試驗(yàn)以礦渣粉、粉煤灰為摻和料，主要從水工混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能方面，驗(yàn)證摻和料對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕的增強(qiáng)作用。在不采用抗硫酸鹽水泥的情況下，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果找出礦渣粉、粉煤灰的最佳摻量，為配制高性能抗硫酸鹽侵蝕的水工混凝土提供依據(jù)。

2 原材料

2.1 水泥

抗硫酸鹽侵蝕混凝土采用的水泥為P·O42.5，從混凝土配合比考慮，采用低水膠比，摻加高效減水劑和大摻量超細(xì)摻和料配置一種密實(shí)度很高的混凝土。由于摻加高效減水劑，混凝土拌合用水量顯著減少，加上比水泥顆粒粒徑還小的超細(xì)摻和料的顆粒填充效應(yīng)和低水膠比，使混凝土內(nèi)部水泥石的空隙明顯減少，孔徑減少，密實(shí)度增加，抗?jié)B性能提高。

采用膠砂試件法和混凝土抗侵蝕試驗(yàn)法兩種方法，對(duì)混凝土的抗侵蝕性進(jìn)行研究。膠砂試件法原理是將水泥膠砂試件分別浸泡在規(guī)定濃度的硫酸鹽侵蝕溶液和水中養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期，以抗折強(qiáng)度之比確定抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)；混凝土抗侵蝕試驗(yàn)是將用于測(cè)定的混凝土試件在干濕交替環(huán)境中，以能夠經(jīng)受的最大干濕循環(huán)次數(shù)來(lái)表示的混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能。以?xún)煞N方法所得試驗(yàn)結(jié)果，來(lái)確定最佳原材料組合即最優(yōu)配合比，配制抗硫酸鹽侵蝕等級(jí)最高混凝土。

P·O42.5級(jí)水泥，水泥熟料中化學(xué)成分及熟料中礦物成分、物理力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 水泥熟料中化學(xué)成分及熟料中礦物成分 單位：%

表2 水泥物理力學(xué)性能成果

2.2 粉煤灰

粉煤灰采用Ⅰ級(jí)粉煤灰，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 粉煤灰性能成果 單位：%

2.3 粒化高爐礦渣粉

礦粉采用S75級(jí)?；郀t礦渣粉，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 ?；郀t礦渣粉性能成果

原材料均為新疆廠家，檢測(cè)指標(biāo)均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 配合比設(shè)計(jì)方案

3.1 膠砂試件配合比

表5 膠砂侵蝕試驗(yàn)試件配合比組成

3.2 混凝土試件配合比

表6 混凝土侵蝕試驗(yàn)試件配比組成

4 研究成果

整個(gè)研究過(guò)程在試驗(yàn)室內(nèi)完成，將無(wú)水硫酸鈉配制成不同濃度的硫酸鈉溶液，不同配合比成型的膠砂試件和混凝土試件分別浸泡于不同濃度的硫酸鈉溶液中，完成浸泡或干濕循環(huán)試驗(yàn)。

4.1 膠砂試件

表7 膠砂抗蝕系數(shù)

4.2 混凝土試件

依據(jù)GB/T 50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法》將用于測(cè)定的混凝土試件放置于配置好的Na2SO4溶液中，在干濕交替環(huán)境中，以能夠經(jīng)受的最大干濕循環(huán)次數(shù)來(lái)表示的混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能，試驗(yàn)結(jié)果顯示，混凝土中摻礦渣微粉或粉煤灰50%時(shí)，KS150抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)值為最高?；炷林懈邠降V渣微粉或粉煤灰可以有效提高混凝土抗侵蝕性能，但有局限性，同時(shí)采用低水膠比才能更好改善混凝土抗侵蝕性。其原因在于低水膠比在減少水泥石孔隙的同時(shí)，又使超細(xì)礦粉在水泥漿中的顆粒填充作用更完善和更充分，極大地增加混凝土的密實(shí)性，防止攜帶侵蝕介質(zhì)的環(huán)境水入侵水泥石，從而有效提高了抗侵蝕性。

表8 混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)

5 結(jié)語(yǔ)

兩種試驗(yàn)方法得出同樣的結(jié)果，混凝土中礦渣微粉或粉煤灰摻量為50%時(shí)，混凝土抗硫酸鹽等級(jí)達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的最高等級(jí)。此配合比在新疆伊河北岸干渠二標(biāo)工程中采用，并取得很好的效果。

由于摻加高效減水劑，混凝土拌合用水量顯著減少，加上比水泥顆粒粒徑還小的超細(xì)摻和料的顆粒填充效應(yīng)和低水膠比，使混凝土內(nèi)部水泥石的空隙明顯減少，孔徑減少，密實(shí)度增加，抗?jié)B性能提高，抗侵蝕性能混凝土的高抗?jié)B性將有效地阻擋攜帶侵蝕介質(zhì)的環(huán)境水入侵混凝土內(nèi)部，利于抗侵蝕。因此，在不采用抗硫酸水泥的情況下，增大摻和料的摻量，同樣能配出滿(mǎn)足抗硫酸鹽等級(jí)的配合比。